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两种雷达信号脉压性能的比较和分析.pdf
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两种雷达信号脉压性能的比较和分析
周旭广;周旋;吴前垠;张鹏
【摘 要】脉冲压缩技术有效地解决了雷达作用距离和分辨率之间的矛盾,因而在
雷达系统中得到了广泛的应用。经典理论表明,具有脉冲压缩性质的雷达信号往往
具有大的时宽带宽乘积,脉压信号的形式不同,则针对同一目标的脉压输出亦不相
同。在 MATLAB 仿真环境下,研究比较了两种不同的雷达信号---线性调频(LFM)
信号和双曲调频(HFM)信号,分别从时频特性、静止和运动目标回波的脉压输
出、发射和接收信号的瞬时频差以及多普勒时变性质等方面,分析了这两种信号脉
压性能的差异。%Pulse compression technology can effectively solve the
contradiction between the radar range and resolution,which has been
widely used in radar system.According to the classical theory explanation,
the radar signal which has pulse compression property has large time-
bandwidth product.For the different forms,there are different pulse
compression outputs of the same target.Under the MATLAB simulation en-
vironment,this thesis studies and compares two kinds of radar signal-linear
frequency modulated(LFM) signal and hyperbolic frequency
modulated(HFM)signal.It analyzes the difference between the pulse com-
pression performances of the two kinds of signal respectively from the
perspectives of time-frequency charac-teristics,the instantaneous
frequency difference of transmitting and receiving signals,the pulse
compression outputs of static and moving target echoes,and Doppler
time-varying properties.
【期刊名称】《雷达科学与技术》
【年(卷),期】2014(000)002
【总页数】8 页(P187-194)
【关键词】脉冲压缩;线性调频信号;双曲调频信号;多普勒时变性
【作 者】周旭广;周旋;吴前垠;张鹏
【作者单位】中国人民解放军 93856 部队,甘肃兰州 730060;中国人民解放军
96217 部队,贵州贵阳 550081;中国人民解放军 93856 部队,甘肃兰州 730060;
中国人民解放军 93808 部队,甘肃兰州 730100
【正文语种】中 文
【中图分类】TN957.51;TN958.3
0 引言
在现代雷达系统中得到广泛应用的脉冲压缩技术,较好地解决了探测能力与距离分
辨率之间的矛盾,同时具有潜在的抗干扰能力[1]。理论证明,用于脉冲压缩的信
号形式往往具有大的时宽带宽乘积。线性调频(LFM)信号是研究得最早而又应用最
广泛的一种脉冲压缩信号,它容易产生和处理,技术成熟,匹配滤波器对回波信号
的多普勒频移不敏感,主要缺点是存在距离与多普勒频移的耦合以及匹配滤波器输
出旁瓣较高的问题[2]。双曲调频(HFM)信号作为一种仿生信号,具备脉压信号的
特点,在水下目标检测和雷达系统中已得到一些学者的研究[3-5],HFM 信号通过
匹配滤波器的脉压输出几乎不存在时频耦合的现象,因而有利于高速运动目标的检
测。本文将通过 MATLAB 仿真,详细比较 LFM 和 HFM 信号脉压性能的异同,并
对两种信号的多普勒时变性质进行分析。
1 两种脉压信号的时频特性
1.1 LFM 信号时频特性
线性调频信号的复数表达式为
LFM 信号相位函数为
式中,A 为信号幅度;T 为脉冲宽度;rect(t/T)为矩形函数;f0 为中心频率;k 为调频斜
率,k=B/T,B 为信号带宽。
1.2 HFM 信号时频特性
设雷达系统发射信号为双曲调频信号,其复数表达式为
HFM 信号相位函数为
式中,A 为信号幅度;T 为脉冲宽度;为矩形函数,为一个与信号参数有关的量,
fmin 和 fmax 分别为信号的最低频率和最高频率,故 HFM 信号带宽 B=fmax-
fmin;f0 为算术中心频率,即 f0=(fmin+fmax)/2。
由上面公式定义可知,HFM 与 LFM 信号一样,具有可选择的时宽带宽积,因而
能够实现脉冲压缩。从图 1 和图 2 可以看出,LFM 和 HFM 信号的时域波形比较
近似;LFM 信号频谱在带宽内很平坦,而 HFM 信号则拖着长尾递减;LFM 信号相位
是二次曲线,HFM 信号相位曲线是对数函数。
图 1 LFM 信号特点
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